M - Repositorio de la Universidad de Fuerzas Armadas ESPE

ESCUELA POLITÉCNICA DEL EJÉRCITO
CARRERA DE INGENIERÍA AUTOMOTRIZ
PROYECTO DE GRADO PARA LA OBTENCIÓN DEL TÍTULO
DE INGENIERO DE EJECUCIÓN EN MECÁNICA
AUTOMOTRIZ
“ADAPTACIÓN DE UN SISTEMA DE FRENOS NEUMÁTICOS AL
EQUIPO CAMINERO, PALA JH60 INTERNACIONAL”
REALIZADO POR:
EDWIN PATRICIO LEÓN CUADRADO
JUAN PABLO CARLOSAMA HERNANDEZ
LATACUNGA – ECUADOR
2006
CERTIFICACIÓN
Certifico que el presente trabajo, ha sido desarrollado por los señores:
Edwin Patricio León Cuadrado
Juan Pablo Carlosama Hernández
______________________
Ing. Juan Castro
DIRECTOR DEL PROYECTO
______________________
Ing. Washington Freire
CODIRECTOR DEL PROYECTO
AGRADECIMIENTO
A mis padres y hermanos
De igual manera mis más sinceros agradecimientos a mis profesores y a
todas esas personas que de una u otra manera contribuyeron y prestaron su
valiosa ayuda en la elaboración del presente trabajo.
Pablo Carlosama
DEDICATORIA
A mis padres que con su afán y sacrificio hicieron posible mi formación
académica.
Este triunfo va dedicado a mis padres y mis hermanos, quienes sin
escatimar esfuerzo alguno, me brindaron día a día todo el apoyo requerido
Pablo Carlosama
AGRADECIMIENTO
Primero a DIOS por bendecirme con la oportunidad tan maravillosa y
enorme que es la vida
A mis padres Amparito y Huguito, con su dedicación, ejemplo y caracter;
a mis hermanos Fabo y Yeff, con sus alegrías y confianzas;
Han estimulado y contribuido en que día a día me vaya desarrollando como
persona.
A mis Abuelitos maternos que están con DIOS, por enseñarme un
sentimiento tan lindo el AMOR,
A mis Abuelitos paternos por enseñarme a ser Responsable y serio en mis
actos.
A mi Familia
Chary, Chaby, Aidi, Geovanny, Gustavo, Galito, Pepino, Tu Tu, Mauri,
Cris, Shana, Mona, Chuma, Mary M, Ani T,
y a todos mis Amigos (as)
Por que gracias a estas lindas personas soy
Quien soy Edwin Patricio
DEDICATORIA
Este triunfo va dedicado a mis padres y mis hermanos, quienes sin
escatimar esfuerzo alguno, me brindaron día a día todo el apoyo requerido
Patricio León C.
INDICE
CAPÍTULO I : INTRODUCCIÓN
Pág.
1.1
AUTOMATIZACIÓN
1
1.2
DEFINICIONES BÁSICAS
3
1.2.1
PRESIÓN
3
1.2.2
CAUDAL
3
1.2.3
GAS
3
1.2.3.1
LEY DE LOS GASES
4
1.2.3.1.1
LEYES DE BOYLE-MARIOTTE Y DE CHARLES Y GAYLUSSAC
4
1.2.4
COMPRESOR DE AIRE
4
1.2.4.1
AIRE COMPRIMIDO
5
1.2.5
POTENCIA HIDRÁULICA
5
1.2.6
DRAGADO
5
1.3
ESTUDIO DE LA PALA
5
1.3.1
TRACTOR
5
1.3.1.1
TIPOS DE TRACTORES
6
1.4
SISTEMA DE FRENOS HIDRONEUMÁTICOS Ó MIXTOS
7
1.4.1
CARACTERISTICAS DEL SISTEMA DE FRENOS
HIDRONEUMÁTICOS
7
1.4.2
SISTEMA NEUMÁTICO
8
1.4.2.1
COMPONENTES DEL SISTEMA NEUMÁTICO
9
1.4.2.1.1
NOMECLATURA DE LAS VÁLVULAS
10
1.4.2.1.2
COMPRESOR DE AIRE
11
1.4.2.1.3
VÁLVULA REGULADORA DE PRESIÓN EN EL CIRCUITO
13
1.4.2.1.4
DEPÓSITOS DE AIRE Ó CALDERINES
14
1.4.2.1.5
VÁLVULA PRINCIPAL DE FRENO
15
1.4.2.1.6
CILINDROS DE FRENO
17
1.4.2.1.7
VÁLVULA DE DESCARGA RÁPIDA
18
1.4.2.1.8
VÁLVULA REGULADORA DE LA PRESIÓN DE FRENADO
19
1.4.2.1.9
VÁLVULA DE SEGURIDAD
21
1.4.2.1.10
MANÓMETROS DE PRESIÓN
22
1.4.3
SISTEMA HIDRÁULICO
23
1.4.3.1
COMPONENTES DEL SISTEMA HIDRÁULICO
23
1.4.3.1.1
PEDAL DE ACCIONAMIENTO
23
1.4.3.1.2
LÍQUIDO DE FRENOS
24
1.4.3.1.3
CILINDRO MAESTRO
25
1.4.3.1.4
CILINDRO PRINCIPAL DE FRENOS DE DOBLE CUERPO Ó
"TANDEM".
1.4.3.1.5
TUBULADURA, MANGUITOS PARA INSTALACIONES DE
FRENOS
26
27
1.5
SISTEMA DE TRANSMISIÓN
28
1.5.1
TRANSMISIONES TRASVERSALES ARTICULADAS
28
1.5.2
PUENTES Y GRUPO DIFERENCIAL
28
1.5.2.1
TIPOS DE PUENTES
29
1.5.3
EL DIFERENCIAL
30
1.5.3.1
FUNCIÓN DEL DIFERENCIAL
32
CAPÍTULO II: DESMONTAJE, SELECCIÓN DE COMPONENTES
2.1
DESMONTAJE DE RUEDAS Y CATALINAS
33
2.2
DESMONTAJE DEL DIFERENCIAL
36
2.3
SEPARAR LA CARCAZA, DEL CUERPO DE LA PALA
36
2.4
SELECCIÓN DE LOS COMPONENTES DEL SISTEMA DE
FRENOS NEUMÁTICO
37
2.4.1
FUNCIONAMIENTO NEUMÁTICO
37
2.4.2
ELEMENTOS
38
2.4.2.1
COMPRESOR
38
2.4.2.2
TANQUE O DEPÓSITO
39
2.4.2.3
VÁLVULA DE DESFOGUE
39
2.4.2.4
ACOPLES, MANGUERAS Y RACORES
40
CAPÍTULO III: CÁLCULOS
3.1
CÁLCULO DE FRENOS (EXPLICACIÓN)
43
3.1.1
PARÁMEROS
45
3.2
FÓRMULAS
46
3.2.1
FÓRMULA DE LA DESACELERACIÓN
46
3.2.2
FÓRMULA DE DISTANCIA DE PARADA DEL VEHÍCULO
47
3.3
CÁLCULOS DE FUERZA DE FRENADO
48
3.3.1
PRUEBAS
52
CAPÍTULO IV: ADAPTACIÓN, MONTAJE E INSTALACIÓN
4.1
CONSIDERACIONES
54
4.2
TRABAJOS DE ADAPTACIÓN
54
4.2.1
TORNO
54
4.2.1.1
ESTRUCTURA DE BASE
54
4.2.2
PERFORACIONES
55
4.3
PROCESO DE MONTAJE E INSTALACIÓN
55
4.3.1
MONTAJE DE LA CARCAZA EN LA PALA
56
4.3.2
MONTAJE DEL DIFERENCIAL
56
4.3.3
ADAPTACIÓN DEL COLLARÍN Y MONTAJE DEL RESTO
DE ELEMENTOS DEL SISTEMA
56
CAPÍTULO V: MANUAL DE MANTENIMIENTO
5.1
ACCIONES PREVENTIVAS
62
5.1.1
COMPRESOR
62
5.1.1.1
FILTRO DE AIRE
62
5.1.1.2
PARTES MECÁNICAS
62
5.1.2
VÁLVULA DE PEDAL
63
5.1.3
PULMONES
63
5.2
ACCIONES CORRECTIVAS
65
5.2.1
COMPRESOR
65
5.2.1.1
FILTRO DE AIRE
65
5.2.1.2
CAMBIOS MECÁNICOS
65
5.2.2
VÁLVULA DE PEDAL
65
5.2.3
PULMONES
66
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
ANEXOS
ANEXO 1 COMPRESOR DE AIRE Y NEPLOS
ANEXO 2 NEPLOS
ANEXO 3 CIRCUITO DE FRENOS NEUMÁTICOS
ANEXO 4 DIAGNOSIS SISTEMA DE FRENOS NEUMÁTICOS
67
CAPÍTULO I
INTRODUCCIÓN
1.1 AUTOMATIZACIÓN
La automatización puede ser considerada como el paso más importante del proceso de
evolución de la industria en el siglo XX, al permitir la eliminación total o parcial de la
intervención humana, obteniéndose las siguientes ventajas:
Reducción de los costos de mano de obra directos.
Uniformidad de la producción y ahorro de material.
Aumento de la productividad.
Mayor control de la producción al poder introducir en el proceso sistemas
automáticos de muestreo.
Aumento de la calidad del producto final.
En todo proceso de automatización se distinguen tres partes:
a) Elementos periféricos de entrada, a través de los cuales llega al sistema la
información.
b) Unidad central de tratamiento de la información.
c) Elementos periféricos de salida, que, de acuerdo con las órdenes elaboradas
por la unidad central, gobiernan los elementos de potencia.
Existen diversas técnicas para la realización de automatismos: la electromecánica, la
electrónica, la neumática, etc.
La automatización neumática es la que se realiza usando las propiedades del aire
comprimido. Las señales deben traducirse a ausencia o presencia de presión neumática.
El tratamiento de las señales es realizado por los distribuidores neumáticos. Las señales
de salida son, generalmente, posiciones de cilindros neumáticos, los mismos que
ocuparemos en este proyecto.
NEUMÁTICA
El concepto moderno de neumática trata sobre los fenómenos y aplicaciones de la sobre
presión o depresión vacío del aire. La mayoría de las aplicaciones neumáticas se basan
en el aprovechamiento de la sobre presión.
Según su actual definición, la neumática es una técnica moderna, pero según su
concepción original es una de las formas de energía más antigua de entre las conocidas
por el hombre. Existen manuscritos del siglo I de nuestra era donde se describen
mecanismos accionados por aire caliente; en el transcurso de los siglos siguientes
fueron diseñados dispositivos, generalmente con fines bélicos.
La neumática moderna, con sus grandes posibilidades, se inicia en Europa a partir de la
mitad del siglo XX debido a la acuciante necesidad de una automatización racional del
trabajo. Desde entonces la neumática ha ido evolucionando, y lo seguirá haciendo según
las necesidades de la industria, ofreciendo en la actualidad una extensa gama de
productos.
La concepción y estudio de los sistemas neumáticos requiere el conocimiento de los
elementos neumáticos y su funcionamiento, así como la interconexión entre ellos.
La energía neumática, que emplea aire comprimido como fuente de potencia, tiene
cualidades excelentes entre las que destacan:
-
El aire es abundante y barato.
-
Se transforma y almacena fácilmente.
-
Es limpio, no contamina y carece de problemas de combustión con la
temperatura.
Los elementos neumáticos pueden alcanzar velocidades de trabajo elevadas pero, dada
la compresibilidad del aire, su regulación no es constante.
Los esfuerzos de los actuadores neumáticos tienen un techo alto, aunque limitado e
inferior a los de otras técnicas. Exigen un coste elevado en la instalación del generador
de energía neumática y su manipulación es algo ruidosa, como consecuencia de los
escapes existentes.
1.2 DEFINICIONES BÁSICAS
Antes de proceder al estudio de los elementos neumáticos, es necesario recordar algunos
conceptos de la mecánica de fluidos que propician el entendimiento de la teoría
neumática.
Las magnitudes que más frecuentemente se utilizan son presión y caudal, aunque
también conviene hacer referencia a los conceptos fundamentales de la teoría de los
gases perfectos, por ser el aire un fluido que puede considerarse como tal.
1.2.1 PRESIÓN
Presión, en mecánica, fuerza por unidad de superficie que ejerce un líquido o un gas
perpendicularmente a dicha superficie. La presión suele medirse en atmósferas (atm); en
el Sistema Internacional de unidades (SI), la presión se expresa en newtons por metro
cuadrado; un newton por metro cuadrado es un pascal (Pa). La atmósfera se define
como 101.325 Pa, y equivale a 760 mm de mercurio en un barómetro convencional
1.2.2 CAUDAL
Caudal mínimo, dícese de la mínima cantidad de fluido que circula por un curso de agua
de modo natural o no natural. Unidades [m3/s].
1.2.3 GAS
Sustancia en uno de los tres estados diferentes de la materia ordinaria, que son el sólido,
el líquido y el gaseoso. Los sólidos tienen una forma bien definida y son difíciles de
comprimir. Los líquidos fluyen libremente y están limitados por superficies que forman
por sí solos. Los gases se expanden libremente hasta llenar el recipiente que los
contiene, y su densidad es mucho menor que la de los líquidos y sólidos.
1.2.3.1 LEY DE LOS GASES
La teoría atómica de la materia define los estados, o fases, de acuerdo al orden que
implican. Las moléculas tienen una cierta libertad de movimientos en el espacio. Estos
grados de libertad microscópicos están asociados con el concepto de orden
macroscópico. Las moléculas de un sólido están colocadas en una red, y su libertad está
restringida a pequeñas vibraciones en torno a los puntos de esa red. En cambio, un gas
no tiene un orden espacial macroscópico. Sus moléculas se mueven aleatoriamente, y
sólo están limitadas por las paredes del recipiente que lo contiene.
Se han desarrollado leyes empíricas que relacionan las variables macroscópicas. En los
gases ideales, estas variables incluyen la presión (p), el volumen (V) y la temperatura
(T). La ley de Boyle-Mariotte afirma que el volumen de un gas a temperatura constante
es inversamente proporcional a la presión. La ley de Charles y Gay-Lussac afirma que
el volumen de un gas a presión constante es directamente proporcional a la temperatura
absoluta. La combinación de estas dos leyes proporciona la ley de los gases ideales pV
= nRT (n es el número de moles), también llamada ecuación de estado del gas ideal. La
constante de la derecha, R, es una constante universal cuyo descubrimiento fue una
piedra angular de la ciencia moderna.
1.2.3.1.1 LEYES DE BOYLE-MARIOTTE Y DE CHARLES Y GAY-LUSSAC
La ley de Boyle-Mariotte, descubierta a mediados del siglo XVII, afirma que el
volumen de un gas varía inversamente con la presión si se mantiene constante la
temperatura. La ley de Charles y Gay-Lussac, formulada alrededor de un siglo después,
afirma que el volumen de un gas es directamente proporcional a su temperatura absoluta
si la presión se mantiene constante.
1.2.4 COMPRESOR DE AIRE
También llamado bomba de aire, máquina que disminuye el volumen de una
determinada cantidad de aire y aumenta su presión por procedimientos mecánicos. El
aire comprimido posee una gran energía potencial, ya que si eliminamos la presión
exterior, se expandiría rápidamente. El control de esta fuerza expansiva proporciona la
fuerza motriz de muchas máquinas y herramientas, como martillos neumáticos,
taladradoras, limpiadoras de chorro de arena y pistolas de pintura.
1.2.4.1 AIRE COMPRIMIDO
Es el aire a presión superior a una atmósfera. Puede emplearse para empujar un pistón,
como en una perforadora neumática; hacerse pasar por una pequeña turbina de aire para
mover un eje, como en los instrumentos odontológicos o expandirse a través de una
tobera para producir un chorro de alta velocidad, como en una pistola para pintar. El
aire comprimido suministra fuerza a las herramientas llamadas neumáticas, como
perforadoras, martillos, remachadoras o taladros de roca.
1.2.5 POTENCIA HIDRÁULICA
Reseña
Los antiguos romanos y griegos aprovechaban ya la energía del agua; utilizaban ruedas
hidráulicas para moler trigo. Sin embargo, la posibilidad de emplear esclavos y
animales de carga retrasó su aplicación generalizada hasta el siglo XII. Durante la edad
media, las grandes ruedas hidráulicas de madera desarrollaban una potencia hidráulica
máxima de cincuenta caballos (caballo de vapor). La energía hidroeléctrica debe su
mayor desarrollo al ingeniero civil británico John Smeaton, que construyó por vez
primera grandes ruedas hidráulicas de hierro colado.
1.2.6 DRAGADO
Proceso de eliminación de suelo o de materiales del fondo de ríos, lagos o puertos de
mar. El material recogido del fondo se llama escombro.
1.3 ESTUDIO DE LA PALA
Maquinaria de excavación, término aplicado a todo tipo de dispositivos mecánicos
utilizados para cavar, mover y transportar tierra.
1.3.1 TRACTOR.- Vehículo de trabajo con motor propio, diseñado para arrastrar o
empujar maquinaria especial o cargas pesadas sobre el terreno. Los tractores son muy
utilizados en agricultura, construcción, trazado de carreteras y en servicios
especializados en plantas industriales, estaciones ferroviarias de mercancías y muelles.
Entre sus aplicaciones también se incluyen las máquinas quitanieves y las excavadoras
1.3.1.1 TIPOS DE TRACTORES
Hay dos tipos de tractores: tractores con ruedas y tractores con cadenas conocidos como
orugas. Por lo general los primeros tienen dos grandes ruedas traseras con neumáticos o
tacos de metal para adherirse al suelo. Este tipo de máquinas funcionan de una forma
muy parecida a los automóviles con cambio de velocidades. La potencia se obtiene de
un motor de gasolina o diesel.1
Las excavadoras se usan para limpiar escombros, retirar piedras o nivelar el terreno.
Una rascadora es una máquina de la que puede tirar un tractor o tener su propio motor;
consiste en una cuchilla y una caja o contenedor. La tierra se rasca con la cuchilla y pasa
al contenedor, de donde se descarga para formar una capa de un grosor predeterminado
o se transporta para depositarla en otro lugar. Las rascadoras se usan para nivelar y dar
forma a la tierra, por ejemplo en la construcción de carreteras.
Las niveladoras son similares a las rascadoras, unas máquinas con motor propio y
ruedas, que cuentan con una larga cuchilla de acero, inclinada y ajustable en sentido
vertical. Las niveladoras son máquinas de acabado, ya que nivelan la tierra que ya ha
sido colocada por las excavadoras y las rascadoras. Los tractores equipados con ruedas
en lugar de cadenas se usan en trabajos de construcción más ligeros. Equipados con una
retropala, una pala abierta fijada a un brazo articulado, un vehículo de este tipo puede
excavar zanjas poco profundas. Si cuentan con una cargadora en la parte delantera, es
decir, con una pala fija delante del tractor, pueden levantar y transportar grava, piedra,
arena y otros materiales de construcción.
Las cubas dragadoras y las palas mecánicas son los tipos principales de maquinaria para
excavación. Una cuba dragadora se fija a una pala abierta sujeta al final de un largo
brazo mediante un cable. La pala se arrastra por el terreno mediante el cable hasta que
1
Encarta 2005
se llena de tierra, que se descarga después en otro lugar. Las cubas dragadoras se usan
sobre todo para excavar pozos. Las palas mecánicas se equipan con palas denominadas
cucharas, que penetran en la tierra y la levantan. El fondo de la cuchara se abre para
descargar la tierra a un camión para su traslado.
1.4.- SISTEMA DE FRENOS HIDRONEUMÁTICOS Ó MIXTOS
1.4.1.- CARACTERÍSTICAS DEL SISTEMA DE FRENOS
HIDRONEUMÁTICOS
Figura 1.1 Sistema hidroneumático
En los camiones de tonelaje medio (hasta 10000 kilogramos aproximadamente) y en
algunos camiones con freno de disco delanteros se han generalizado las instalaciones
hidroneumáticas, que son instalaciones mixtas con una base hidráulica y servo asistida
neumáticamente con aire comprimido. 2
Para ello cuenta con los elementos típicos de una instalación hidráulica y con los de una
instalación neumática que sirve de apoyo o asistencia. "La fuerza final en las ruedas la
efectúan bombines y receptores hidráulicos".
2
Camiones y Vehículos Pesados, Tomo II, pagina # 132
Dado que la fuerza necesaria para accionar esta instalación hidráulica es bastante grande
por el tonelaje del vehículo, se recurre a una asistencia neumática por aire comprimido,
que es la que actúa sobre la bomba hidráulica principal de frenos.
El grupo principal de esta instalación es el convertidor oleoneumático, situado en el
centro del camión y que contiene la bomba principal y el cilindro neumático de
asistencia.
Figura 1.2 Convertidor Oleoneumático
En algunos casos para cumplir la reglamentación y disponer de dos circuitos, el grupo
dobla el número de componentes y nos encontramos con dos bombas hidráulicas, cada
una con su correspondiente cilindro neumático de asistencia.
El conductor, al accionar el pedal de freno, actúa sobre una válvula neumática, de dos
cuerpos generalmente, una para cada circuito.
El aire a presión generado por un compresor arrastrado por el motor, se almacena en los
calderines (uno para cada circuito). Al accionar la válvula el conductor, se deja paso de
aire desde el calderón hasta el correspondiente cilindro neumático de asistencia.
El desplazamiento del émbolo del cilindro actúa directamente sobre el pistón de la
bomba hidráulica de freno, pero con una fuerza amplificada imposible de obtener sin
este método.
La presión hidráulica generada llega hasta los receptores de las ruedas y frena el
vehículo.
En estos sistemas el freno de estacionamiento suele ser de tipo neumático con cámara de
muelle, que garantiza la inmovilidad del sistema.
1.4.2.- SISTEMA NEUMÁTICO
Los sistemas neumáticos son los empleados exclusivamente en camiones pesados y de
gran tonelaje. Utilizan el aire comprimido como medio de transmisión de fuerza.
1.4.2.1.- COMPONENTES DEL SISTEMA NEUMÁTICO
Los componentes principales de un circuito básico de aire comprimido son:
Un compresor de aire, accionado por el motor del vehículo, el cual suministra aire a
presión que se acumula en un depósito a una determinada presión comprendida entre 8 y
12 [ kg/cm2 ] , dependiendo del camión y del sistema y que se regula por medio de una
válvula de descarga.
Figura 1.3 Circuito Neumático de Frenos
Una válvula de regulación de la presión en el circuito.
Varios depósitos o calderines, con capacidad suficiente para suministrar aire a presión al
circuito de frenos y a otros sistemas servo asistido que puedan instalarse en el vehículo.
La presión del depósito es controlada por un manómetro situado en el panel de
instrumentos.
Una válvula principal de frenado, accionada por el pedal de freno, que deja pasar el aire
a presión hasta los cilindros de las ruedas.
Una válvula de descarga rápida para eliminar automáticamente el aire contenido en los
cilindros cuando cesa la acción de frenado.
La conexión de todos estos elementos se realiza a través de cañerías con tramos
flexibles con objeto de canalizar el aire a los distintos puntos del circuito.
Una instalación de tipo común tiene las siguientes características:
Presión normal de frenado- 5 a 6 [ kg/cm2 ]
Presión mínima de seguridad- 4.5 [ kg/cm2 ]
Presión máxima en el depósito: 8 a 12 [ kg/cm2 ]
Tarado de la válvula de presión: 8 [ kg/cm2 ]
Capacidad de los depósitos: 35 litros cada uno aproximadamente.
Debemos recordar la seguridad del funcionamiento de estas instalaciones neumáticas,
esto es tener dos circuitos de frenado, así como dos dispositivos de aire comprimido. En
algunos países es obligatoria esta instalación, además de lo anterior lleva algunos
elementos como válvula de seguridad, válvula de protección de los circuitos y una muy
importante que es la válvula de freno.
1.4.2.1.1.- NOMECLATURA DE VÁLVULAS
En todas las válvulas vienen marcadas las entradas y salidas con números
En general significan lo siguiente:
1. Entrada de aire.
2. Salida de aire.
3. Ventilación o escape.
4. Entrada de presión de mando o pilotaje.
Si nos encontráramos con números de dos cifras (22, 31, 21, etc.) el primero es la
denominación anterior y el segundo representa el orden de importancia en la válvula en
cuestión.
Ejemplos:
- Un taladro roscado con el número 21 significa que es una salida y que es la más
importante de la válvula en cuestión.
- El número 12 es un entrada de aire, pero la segunda en importancia en la válvula.
- El número 3 simplemente es una ventilación o escape de aire.
1.4.2.1.2 COMPRESOR DE AIRE
Figura 1.4 Compresor de Aire
El compresor es de simple efecto, es decir, que aspira directamente el aire fresco, a la
presión atmosférica, cuando el pistón desciende del punto muerto superior al punto
muerto inferior; después lo comprimen y lo impulsan, mientras que el pistón sube del
punto muerto inferior al punto muerto superior.
Este conjunto está constituido por un bloque de uno o varios cilindros de fundición de
hierro o aluminio, refrigerado por aire o por el líquido del motor, por el interior del cuál
se desplaza un pistón de simple efecto capaz de proporcionar hasta 500 litros de aire por
minuto, funcionando a una velocidad de giro aproximadamente la velocidad del
cigüeñal.
La culata es desmontable y lleva dos válvulas, una de aspiración y otra de presión,
controladas automáticamente por el movimiento alternativo del pistón.
Actualmente, las válvulas se sustituyen por una placa metálica de acero tratado, muy
delgada elástica, que, con su flexión, produce el mismo efecto que una membrana.
La lubricación del conjunto se realiza por medio del aceite del motor a través de un tubo
de entrada al cárter del mismo que engrasa el cigüeñal y las cabezas de biela a presión,
siendo el resto de los elementos lubricados por barboteo, retornando el aceite al cárter
del compresor y al motor a través del bloque motor, donde se encuentra fijo el
compresor.
Para su funcionamiento el compresor recibe movimiento por medio de correas
trapezoidales o bien de la distribución del motor, que lo hacen girar continuamente
mientras el motor está en funcionamiento, mandando así aire comprimido al depósito
hasta alcanzar la presión de regulación tarada en la válvula de descarga.
Cuando se alcanza esta presión la válvula actúa, dejando salir a la atmósfera el aire
procedente del compresor, permitiendo, de esta forma que el compresor funcione en
vacío, es decir, sin carga.
El descenso del pistón crea una depresión en el interior del cilindro. La válvula de
aspiración o la placa metálica se abre comprimiendo su resorte y el aire fresco es
aspirado después del paso por un filtro. La válvula de compresión permanece aplicada
sobre su asiento.
El ascenso del pistón crea una sobre-presión. La válvula de aspiración se cierra, en tanto
que la válvula de compresión se abre. El aire es lanzado a presión hacia el depósito. Un
sistema de regulación automático limita la presión máxima que no debe ser
sobrepasada.
1.4.2.1.3 VÁLVULA REGULADORA DE PRESIÓN EN EL CIRCUITO
Figura 1.5 Válvula Reguladora
Cuando el compresor está generando presión (posición de llenado), el aire que llega al
empalme (1) pasa a través del tamiz (2) y la válvula de retención (4) hacia el empalme
(21) y a través de un taladro debajo de la membrana (6).
Al alcanzar la presión máxima en el circuito (presión de desconexión), determinada por
el fabricante, la membrana (6) es elevada contra la fuerza de los muelles (7) y la válvula
doble (5) conmuta.
La membrana se eleva y la válvula de desconexión abre, con ello llega aire al émbolo de
desconexión (1). El émbolo de desconexión abre. La válvula de retención (4) cierra y
asegura la presión del sistema.
El compresor expulsa aire directamente hacia el exterior a través de la purga de aire.
Los empalmes (1) y (22) están sin presión. Esta posición de desconexión se mantiene
hasta que, debido al consumo de aire, la presión en el empalme (21) y con ello debajo
de la membrana (6) ha caído hasta la presión de conexión.
El émbolo de desconexión (1) abre automáticamente si la presión dentro del regulador
aumenta por encima de la presión de seguridad y actúa en casos de obstrucción del
circuito.
En la purga de aire (3) puede montarse un silenciador para evitar ruidos en la descarga
de aire al exterior.
Estas válvulas disponen de una toma de aire que puede alimentar un circuito o aparato
externo al auto (empalme 1-2), o al contrarío, llenar la instalación desde un depósito
externo (por ejemplo para desbloquear los frenos en caso de emergencia).
Para llenar la instalación a través de este empalme, se debe acoplar un tubo flexible con
cuidado (únicamente debe desplazarse parcialmente, aproximadamente 1,5 mm,) a la
válvula de llenado (3). El aire que llega desde el exterior pasa a través de la válvula de
carga hacia la válvula de retención y desde allí hasta la instalación de aire comprimido.
El regulador se desconecta al alcanzar la presión de servicio. En el proceso de llenado
puede utilizarse un adaptador. Para obtener aire a través del empalme (1-2), atornillar un
tubo flexible de aire y desplazar completamente (aproximadamente 3.5 mm) la válvula
de llenado (3).
Todo el aire suministrado por el compresor pasará por el tubo hasta la apertura de la
válvula de seguridad.4
El (22) es un empalme de conexión, que esta bajo presión en la posición de llenado del
regulador y sin presión en la posición de desconexión. El empalme puede utilizarse para
comandar aparatos mandados por impulsos.
1.4.2.1.4 DEPÓSITOS DE AIRE Ó CALDERINES
Son recipientes metálicos de forma cilíndrica y su capacidad está calculada para que
almacene la suficiente cantidad de aire comprimido para accionar los frenos aun en el
caso de fallo fortuito del compresor.
En la parte inferior del mismo lleva montado un grifo de purga para vaciar y eliminar
las posibles condensaciones de agua que pudieran producirse en el depósito.
Figura 1.6 Depósitos de Aire
El purgado se realiza con facilidad por la posición apropiada del grifo, ya que como la
condensación se deposita en la parte inferior del depósito, al accionar el grifo el agua es
expulsada automáticamente por la presión interna del aire.
4
Camiones y Vehículos Pesados, Tomo II, pagina # 138
1.4.2.1.5 VÁLVULA PRINCIPAL DE FRENO
Este tipo de válvulas se encuentran colocadas directamente debajo del pedal del freno.
Figura 1.7 Válvula de Freno
11 = Entrada circuito freno de freno anterior.
21 = Salida circuito freno de freno anterior
12 = Entrada circuito freno de freno posterior
22 = Salida circuito freno de freno posterior.
Figura 1.8 Pedales del Freno Neumático
Figura 1.9 Válvula Principal de Freno
El conductor actúa sobre el émbolo central de la misma y dosifica la presión de aire de
frenado que llega a los cilindros de las ruedas.
En posición de marcha, los empalmes (11) y (12) son alimentados por los depósitos con
presión del sistema. En las válvulas (3) y (5) están cerrados los asientos de válvula de
admisión y los asientos de válvula de escape están abiertos.
Los empalmes (21) y (22) están sin presión y los cilindros de freno sin aire. Al accionar
el pedal del freno el émbolo (2) es movido hacia abajo. El asiento de la válvula de
escape cierra. El cuerpo de válvula también es movido hacía abajo y de ese modo abre
el asiento de la válvula de admisión (3).
La presión del sistema sale ahora como presión de servicio hacia el empalme (21) y
simultáneamente hacia la parte inferior del émbolo (2). La presión en la superficie del
émbolo eleva éste contra la fuerza de accionamiento hasta que la válvula de admisión
esta cerrada de nuevo. Aquí se tensa previamente el muelle cónico de goma (1)
(posición final de frenado). El muelle cónico de goma transmite su fuerza al pie del
conductor.
Si el conductor suelta el freno, el émbolo (2) y el émbolo de unión (4) son levantados
por las presiones existentes de frenado y los muelles recuperadores hasta que las
válvulas de escape abren y se vacían los cilindros de freno.
Al frenar a fondo, se ha efectuado el máximo recorrido en el pedal del freno también en
la válvula de freno de servicio.
El émbolo (2) mantiene la válvula de admisión
completamente abierta y la presión del sistema sale hacia los cilindros de freno.
En caso de fallo del circuito posterior el circuito delantero funciona normalmente y el
posterior no actúa.
1.4.2.1.6 CILINDROS DE FRENO
Estos elementos van situados en los frenos de las ruedas y su misión es el
accionamiento de las zapatas o de las pastillas.
Está formado por un cuerpo cilíndrico dentro del cual se desplaza un émbolo, empujado
por el aire a presión procedente del circuito cuando se acciona a válvula principal de
frenos.
Figura 1.10 Cilindro de Freno
Este émbolo acoplado por medio de un vástago a la palanca de accionamiento de las
zapatas, desplaza mecánicamente las mismas para efectuar el frenado de las ruedas.
1.4.2.1.7 VÁLVULA DE DESCARGA RÁPIDA
Figura 1.11 Válvula de Descarga
Esta válvula va situada en el cruce de los frenos posteriores y anteriores, permite, a
través de ella, el paso de aire a los cilindros de las ruedas descargando la presión en los
mismos cuando cesa la acción de frenado.
Esta formado por un cuerpo de válvula (3) en cuyo interior se aloja una membrana
elástica (1) que hace de válvula de paso que se mantiene en su posición de reposo por el
muelle (4).
Cuando se accionan los frenos, la presión de aire procedente de la válvula de
accionamiento que entra por ( A ) comprime el muelle (4) dejando pasar el aire que sale
por ( B ) a los cilindros de las ruedas.
Cuando cesa el efecto de frenado, la válvula (1) se cierra por la acción antagonista del
muelle (4); al cesar la presión en la entrada (A), y la presión de retorno procedente de
los cilindros desplaza la membrana (1) en su parte central hacia arriba, dejando libre la
salida de aire al exterior por (C).
1.4.2.1.8 VÁLVULA REGULADORA DE LA PRESIÓN DE FRENADO
Figura 1.12 Válvula Reguladora
Está conectada entre la válvula principal y los cilindros de freno de servicio trasero.
Regula la presión que llega a los cilindros en función de la carga soportada por el eje
para evitar que los neumáticos se bloqueen por frenada excesiva.
Existen dos tipos-.
Con regulación mecánica.
Con regulación neumática.
La válvula con regulación mecánica tiene un varillaje unido al puente posterior que
acusa las diferencias de altura del mismo e interpreta los desplazamientos como
diferentes valores de carga.
a) VÁLVULA CON REGULACIÓN MECÁNICA
En posición de marcha el empalme (1) está sin presión y el émbolo está alojado en el
anillo de la carcasa. El empalme (2) está sin aire a través del tubo de válvula y la purga
de aire (3). El tubo de válvula está arriba o abajo según sea la posición de la palanca
reguladora a través de la leva de mando:
Vacío.- totalmente abajo.
Plena carga.- totalmente elevado.
Carga parcial.- posición intermedia.
En posición de frenado, la presión de frenado en el empalme (1) empuja el émbolo hacia
abajo hasta que la placa de válvula descansa sobre el tubo de válvula y levanta desde su
asiento el émbolo.
El aire puede pasar ahora desde el empalme (1) al empalme (2) hasta que por debajo de
la membrana se haya establecido la suficiente presión para que se eleve algo el émbolo
y descanse de nuevo la placa de válvula.
Cuando se circula en vacío (sin carga), la leva de mando acciona la palanca reguladora
hasta que el tubo de válvula este en la posición más baja.
El émbolo puede salir completamente de modo de que toda la superficie le la membrana
actúe sobre él y puede elevarlo con poca presión de frenado para cerrar la placa de
válvula.
Al circular completamente cargado, se levanta la palanca reguladora y el Tubo de
válvula mediante la leva de mando. El émbolo únicamente puede salir muy poco.
Al soltar el freno, el empalme (1) se vacía de aire a través de la válvula de servicio.
1.4.2.1.9 VÁLVULA DE SEGURIDAD
Figura 1.13 Válvula de Seguridad
En los circuitos con más de un depósito, éstos se comunican a través de una válvula de
seguridad o de rebose, permitiendo el paso de aire de un depósito al otro a partir de una
presión determinada (según el tarado de la válvula).
Cuando la presión en el depósito principal rebasa esa presión de regulación (5,6 a 6
kg/cm2), la válvula se abre y permite el paso de aire al depósito auxiliar, llenándose
conjuntamente como si fueran un solo depósito.
Si la presión en el depósito principal bajase la presión indicada de regulación en la
válvula, la presión en el depósito auxiliar abre la válvula, de retención (8), pasando el
aire del depósito de reserva al principal.
1.4.2.1.10 MANÓMETROS DE PRESIÓN
Figura 1.14 Manómetros
Los manómetros de presión son aparatos de control que el conductor debe tener en
cuenta y vigilar periódicamente durante la conducción, para asegurarse de la normalidad
del circuito de aire comprimido.
Por lo general, estos aparatos se refieren siempre a la situación de presión en el circuito
de los frenos delanteros y en el de los frenos traseros de modo que son, en realidad, el
conjunto de dos manómetros. Independientes que, sin embargo, trabajan sobre una sola
esfera, de modo que controla dos circuitos independientes.
Estos manómetros de presión constan, pues, de dos agujas. La aguja blanca se refiere
siempre al circuito de las ruedas delanteras e indica la presión en bares a que se
encuentra la instalación del circuito delantero.
En las mismas condiciones trabaja la aguja roja, pero controlando en este caso la
presión reinante en (a instalación de tas ruedas traseras. Pequeñas variaciones en la
presión de uno u otro circuito son normales y no significan la presencia de avería.
El manómetro dispone también de una luz testigo de advertencia (T) que se ilumina
cuando el circuito está trabajando a baja presión.
Al mismo tiempo se dispara también un zumbador, cuyo aviso característico se hace
inequívoco a los oídos del conductor.
Por lo general, estos manómetros trabajan por medio de señales eléctricas mandadas por
reóstatos que se encuentran instalados en los depósitos de aire respectivos.
1.4.3.- SISTEMA HIDRÁULICO
Los sistemas de mando hidráulico se emplean en camiones pequeños y furgonetas. El
esfuerzo ejercido sobre el pedal por el conductor es transmitido a los frenos por medio
de un líquido a presión. La presión es generada en una bomba llamada "cilindro
principal", por el esfuerzo del pie del conductor.
Por medio de las canalizaciones, esta presión es transmitida a los bombines de las
ruedas que accionan los frenos. En la actualidad, los circuitos que conducen la presión
hidráulica son dobles y pueden ser principalmente de dos tipos:
Delantero y trasero separados, es decir, el eje delantero tiene un circuito y el trasero
otro, total mente independientes.
En 'X', es decir, un circuito comprende la rueda delantera derecha y la trasera izquierda
y el otro la rueda delantera izquierda y la trasera derecha.
De esta manera se logra que, si hay una avería o una fuga en uno de los circuitos,
siempre queda el otro intacto para detener el vehículo.
1.4.3.1.-COMPONENTES DEL SISTEMA HIDRÁULICO
1.4.3.1.1.- PEDAL DE ACCIONAMIENTO
Como pedal de accionamiento para el freno se utiliza una palanca unidireccional, con
una relación de transmisión de 1:4 a 1:5.
Figura 1.15 Pedal de Accionamiento
1.4.3.1.2.- LÍQUIDO DE FRENOS
En las instalaciones de frenos hidráulicos se utilizan generalmente líquidos obtenidos
por síntesis y que corresponden a normas específicas de fabricación SAE (Sociedad de
Ingenieros Automotrices), ISO (International Standards Organization, Organización
Internacional de Normalización), que las clasifican en DOT (3, 4, 5) con el fin de
reglamentar su punto de ebullición.
Figura 1.16 Variación Del Punto De Ebullición
Los líquidos de freno absorben la humedad del aire. Dado que al aumentar el contenido
de agua, el punto de ebullición del líquido desciende considerablemente, aumenta el
peligro de que los frenos fallen debido a la formación de burbujas de vapor.
Por consiguiente la mayoría de fabricantes recomiendan renovar el líquido de frenos al
cabo de uno o dos años.
El punto de ebullición del líquido debe situarse lo más alto posible, a fin de conservar el
efecto de frenado en la instalación durante largos trayectos de descenso.
Las piezas hidráulicas deberán trabajar perfectamente, incluso a temperaturas bajas y
debe garantizarse la neutralidad respecto a piezas de goma y de metal utilizadas en la
instalación de frenos.5
1.4.3.1.3.- CILINDRO MAESTRO
La bomba de frenos con un solo cuerpo se denomina simple Su funcionamiento sirve
como base para el resto de tipos pero no se utiliza en la actualidad. Consta de las
siguientes partes:
Figura 1.17 Cilindro Maestro (Una cámara)
Pistón deslizante (1), con taladros en su periferia.
Vástago de mando (2) solidario al pedal y aloja do en el pistón
Orificio calibrado (3) de salida.
Copela primaria (4) de goma apoyada en el pistón.
Copela secundaria (5) asegurando la estanqueidad
5
Manual del automóvil Reparación y mantenimiento, Tomo IV, pagina # 115
Unión depósito (6) por taladro de alimentación y otro de dilatación más
pequeño.
a) Frenos aplicados
Al avanzar el pedal, el vástago de mando hace tope contra el fondo de su alojamiento
después de recorrer un pequeño juego "J".
El pistón avanza y la copela primaria cierra el orificio de dilatación. El desplazamiento
del pistón pone el líquido bajo presión y cuando esta presión es superior a la acción del
muelle pequeño de cierre, se abre la válvula y el líquido es empujado por las
canalizaciones hasta los bombines.
b) Frenos sin aplicar
El pistón de la bomba, bajo el empuje de su muelle, retrocede más deprisa que los
bombines receptores. En efecto, el retorno del líquido es frenado por el rozamiento en
las canalizaciones y se genera una depresión en la cámara de la bomba.
1.4.3.1.4.- CILINDRO PRINCIPAL DE FRENOS DE DOBLE CUERPO Ó
"TANDEM".
Figura 1.18 Cilindro Principal (Doble Cámara)
El proceso de frenado es iniciado y controlado por el circuito principal de freno debido
a disposiciones legales todo automóvil debe contar con dos circuitos de frenos
separados. Esto se obtiene mediante el cilindro principal de freno ejecutado en versión
tandem.
El nombre proviene del hecho de que dispone de dos pistones, colocados uno a
continuación de otro, con los que se atiende al suministro de líquido a igual presión para
cada uno de los dos circuitos independientes.
1.4.3.1.5.- TUBULADURA, MANGUITOS PARA INSTALACIONES DE
FRENOS
Las distintas partes de una instalación de frenos hidráulicos en un vehículo se unen
mediante tubos.
Según las normas existentes deberán emplearse tubos de acero sin costura, de doble
arrollamiento o estirados o soldados.
Las superficies interna y externa de los tubos serán desoxidadas, pulidas y limpias. Se
emplearan tubos con diámetros exteriores de 4,75 mm, 6 mm, 8 mm y 10 mm.
Los tubos, por lo general, llevan por dentro y por fuera un cobreado galvánico y
además, por fuera, están cincados con una capa de 12 a 15µm. La protección contra la
corrosión se mejora todavía más con otro recubrimiento de material plástico.
Los tubos cincados y con capa de plástico se pueden curvar y rebordear sin que se
arranque o salte el recubrimiento.
Según las normas existentes los tubos pueden suministrarse rebordeados por ambos
extremos con sus correspondientes tuercas de racor incorporadas.
A distancias o tramos de 500 mm los tubos hay que fijarlos con abrazaderas y evitar que
se muevan. Para empalme de tubos se recomienda el rebordeado cónico, que puede
hacerse fácilmente a mano con una bordonera, y el uso de tuercas de racor.
Los manguitos cubren los tramos entre la tubuladura fija y las partes del vehículo, como
ejes y suspensiones, con movimiento relativo a la tubuladura.
Los manguitos no deben montarse demasiado tirantes, ni combarse ni retorcerse. Los
manguitos no deben tenderse en la proximidad del tubo de escape.
Los manguitos han de protegerse del aceite, combustible y materias proyectadas de
protección.
1.5
SISTEMA DE TRANSMISIÓN
1.5.1 TRANSMISIONES TRASVERSALES ARTICULADAS
Este tipo de transmisiones se montan en los ejes delanteros de los camiones con tracción
total.
Están constituidas por una parte rígida igual que en un semieje para tracción trasera y de
una parte articulada que se montan del lado de la rueda, y permiten transmitir velocidad
angular y par uniforme en todos los ángulos de trabajo, por esto se les llama
homocinéticas. El ángulo máximo de trabajo es alto, estando entre 43º y 50º para
adaptarse al giro de la rueda.
Normalmente, la junta homocinética está compuesta por dos cardánes unidas y está
envuelta en una esfera metálica que se acopla perfectamente a la cañonera del puente y
a la mangueta, con dos retenes de gran diámetro para evitar la introducción de suciedad.
En otros casos, la estanqueidad está confiada a unos retenes de altísima calidad en los
lados de las crucetas de las cardánes.
1.5.2 PUENTES Y GRUPO DIFERENCIAL
En camiones, la mayoría de puentes son de tipo rígido, tanto en la parte delantera como
en la trasera, para garantizar una mayor rigidez y soportar mejor la carga, ya que la
principal prioridad es aguantar perfectamente la diferencia de pesos entre vacío y plena
carga.
En algún caso muy específico podemos encontrar puentes independientes, es decir, con
la parte derecha diferenciada de la izquierda y con movimientos separados. Esto exige
una suspensión especial, por contra, la ventaja en cuanto a la comodidad es, clara, ya
que las irregularidades del terreno no, repercuten directamente sobre la cabina del
conductor y se comportan igual que un turismo.
Figura 1.19 Transmisión
1.5.2.1 TIPOS DE PUENTES
Los puentes podemos clasificarlos, según si tienen tracción o no en:
Puentes motrices.
Puentes no motrices.
También pueden tener una segunda clasificación si sus ruedas son orientables o no:
Puentes directrices.
Puentes no directrices o fijos.
Los puentes no motrices suelen estar formados por una viga con perfil en ''I'' sobre la
cual se apoya toda la carga del vehículo a través de la suspensión. Dado que estos
puentes son directrices generalmente. en las puntas de la viga tenemos montadas dos
Articulaciones o manguetas, que pivotan en tomo a un eje solidario de la viga, el eje de
mangueta.
Las manguetas soportan los cojinetes de rueda y sobre los cojinetes se acopla el cubo de
rueda.
El cubo de rueda consta de un disco exterior sobre el que se atornilla la llanta y en el
interior está repleto de grasa lubricante para los cojinetes de rueda.
Los puentes motrices rígidos se componen de una carcasa central con dos
prolongaciones laterales llamadas trompetas o cañoneras en las que están alojadas los
semiejes de transmisión. En el centro de la carcasa (vulgarmente llamada "bota" por su
volumen), se aloja el grupo cónico diferencial, del que salen los semiejes. En los
extremos de las trompetas se montan los cubos de rueda y los semiejes se unen a ellos.
Si el puente es motriz y directriz (caso del delantero en un vehículo de tracción total), en
el extremo de la cañonera o trompeta se montan las articulaciones o manguetas, que
toman una forma especial, ya que en su interior debe girar la transmisión o semieje.
1.5.3 EL DIFERENCIAL
El grupo diferencial está formado básicamente por dos sistemas: un grupo cónico y una
caja de diferencial. El grupo cónico es el encargado de reducir, transmitir y convertir el
movimiento que recibe del cambio de velocidades. El diferencial tiene como misión
adoptar un giro independiente a las ruedas, según el recorrido que efectúe cada una de
ellas.
El grupo cónico está formado por el conjunto piñón y corona que se encarga de realizar
las funciones de reducción de la velocidad y de transmisión entre ejes. En los vehículos
con motor longitudinal el piñón de ataque y la corona son cónicos para orientar el giro
de los ejes hacia la dirección de las ruedas.
El piñón de ataque recibe el movimiento del cambio de velocidades, y lo transmite a la
corona, dispuesta en posición transversal para transmitir el movimiento a las ruedas.
La reducción de la velocidad se consigue al disponer el piñón de un menor número de
dientes que la corona, con lo que también se consigue por ello un aumento del par.
La relación de desmultiplicación está comprendida entre 3: 1 y 6: 1, que dependerá del
tamaño de las ruedas y de la potencia del motor.
Figura 1.20 Diferencial
Los grupos cónicos más utilizados son los de engranajes helicoidales, y de engranajes
hipoides
Figura 1.21 Tipos de Engranes
Los primeros son engranajes cónicos con dientes helicoidales, en los cuáles los ejes del
piñón y corona son concurrentes, es decir, si los prolongáramos ramos imaginariamente,
se cortarían en el centro del conjunto. En el caso de los hipoides, los ejes no son
concurrentes, de forma que el piñón está más bajo respecto al centro de la corona, con lo
que se consiguen dientes más largos y por consiguiente más robustos.
1.5.3.1 FUNCIÓN DEL DIFERENCIAL
La función del mecanismo diferencial es la de permitir el giro a diferentes velocidades
de cada una de las ruedas motrices. Esto es necesario por el hecho de recorrer más
distancia la rueda exterior que la interior en aquellos casos en que el camión no siga la
trayectoria recta.
El mecanismo diferencial está formado por una carcasa (solidaria de la corona), dos
planetarios (solidarios de los semiejes) y dos o cuatro satélites cónicos que transmiten el
movimiento de la carcasa a los planetarios como si de una cuña se tratase, pero con la
particularidad de poder girar sobre su propio eje si es necesario. A tal efecto, están
unidos por una cruz o un eje simple que atraviesa el conjunto.
Todo ello permite, mediante la acción combinada del grupo cónico (piñón y corona) y la
caja de diferencial (satélites y planetarios) realizar el giro necesario para que se
compense la diferencia de vueltas en los casos que así lo requiera.
Cuando la rueda interior gira menos, caso de tomar una curva, tiende a ralentizarse el
planetario correspondiente al semieje de esta rueda, mientras que la exterior tiende a
girar a más velocidad y a empujar el planetario respectivo. Esto hace que el satélite gire
sobre sí mismo, permitiendo una diferencia de velocidad de giro de un planetario al
otro.
CAPÍTULO II
DESMONTAJE, SELECCIÓN DE COMPONENTES
Se necesita redactar los pasos realizados antes de desmontar el diferencial
2.1
DESMONTAJE DE RUEDAS Y CATALINAS
Buscamos un sitio nivelado para el estacionamiento de la pala
Frenar y embancar la maquinaria
Desmontamos las cuatro ruedas
Situar un recipiente adecuado debajo del tapón de la funda de transmisión y
retirar el mismo, procurando un vaciado completo del aceite. (figura 2.1.1)
Figura 2.1.1
Figura 2.1.2
Se desmontó el protector del disco, perno # 19 (figura 2.1.1)
Desmontamos las mordazas del freno hidráulico con 2 pernos # 33 (figura 2.1.2)
Aflojar los pernos de las Catalinas y de su tapa protectora (figura 2.1.3)
Aflojar los pernos (espárragos # 28 rosca fina Americano) que sujetan las
catalinas (figura 2.1.4)
Figura 2.1.3
Figura 2.1.4
Retiramos el semieje (figura 2.1.5)
A continuación retiramos tapa de la catalina (figura 2.1.6)
Figura 2.1.5
Figura 2.1.6
Retiramos los seguros de las Catalinas con 8 pernos # 13 (figura 2.1.7)
Y el seguro de la manzana 1 perno hexagonal # 7/32
Figura 2.1.7
Figura 2.1.8
Sacamos la tuerca de la manzana (tapa del cubo reductor) (figura 2.1.8)
Poner debajo de la manzana un recipiente para recoger el aceite
Sacamos la manzana (figura 2.1.9)
Y queda solo la funda por los dos lados (figura 2.1.10)
Figura 2.1.9
Figura 2.1.10
Especialmente seguimos con la limpieza en cada lado de las fundas o diferencial para su
desmontaje.
2.2
DESMONTAJE DEL DIFERENCIAL
Sacamos el árbol de transmisión con 8 pernos # 14 por cada lado, de esta manera
el cardán queda apartado de la transmisión y con mayor movimiento para el
diferencial. (figura 2.2.1)
Figura 2.2.1
Figura 2.2.2
Al contorno de la tapa del diferencial se saca 12 pernos # 16
Sacamos suave y lentamente el piñón de ataque, para que no realice raspones en
los dientes de la corona
Sacamos al grupo diferencial (corona, satélites y planetarios) (figura 2.2.2)
La limpieza es lo más importante, así con gasolina limpiamos internamente la funda del
diferencial.
2.3
SEPARAR LA CARCAZA, DEL CUERPO DE LA PALA
A continuación los pasos ocupados.
Embancamos la funda del diferencial (figura 2.2.3)
Figura 2.2.3
Figura 2.2.4
Aflojamos las abrazaderas con cuatro pernos # 28 (1-1/16) por cada lado, de esta
manera queda en el aire la carcaza (funda) del diferencial
A continuación pasamos del un lado de la funda al otro unas sogas para
desembancar y llevarlo hacia el torno. (figura 2.2.4)
2.4
SELECCIÓN DE LOS COMPONENTES DEL SISTEMA DE FRENOS
NEUMÁTICO
2.4.1 FUNCIONAMIENTO NEUMÁTICO
Partiendo de un compresor, el aire es almacenado en un calderín y su salida de éste se
regula por medio de una válvula del pedal del freno, la cual determina el paso del aire
hacia el cilindro maestro y, con ello, el accionamiento de las zapatas.
Cuando el aire es sometido a la acción de un compresor, lo que éste hace es reducirlo de
tamaño, o sea, hacer que ocupe mucho menos espacio que el que ocupa en estado
natural.
En estas condiciones, el aire, que se mantiene en la atmósfera a una presión
determinada, aumenta su presión en la misma medida que es comprimido, de modo que,
por este procedimiento, puede llegar a ocupar muy poco espacio y, por otra parte, estar
sometido a una alta presión.
Puede comprimirse desde valores muy próximos a la presión atmosférica hasta valores
altísimos, del orden de los 1.000 kg/cm.2 y en estas condiciones es utilizado para
determinados servicios industriales.
En lo que respecta a la instalación de frenos de aire o frenos mixtos los valores de
utilización se mantienen alrededor de los 6 bares, aun cuando, para ello y desde el
compresor, deba comprimirse a valores cercanos a los 10 bares de presión.
ACOTACIONES
La gran mayoría de los elementos del sistema mixto de frenos de la pala se tomaran
como base para el sistema de frenos Neumáticos.
2.4.2 ELEMENTOS
2.4.2.1 COMPRESOR
Se utilizará el mismo compresor del sistema de la pala. Características (figura 2.4.1 y
Tabla 2.4.1)
Figura 2.4.1 Compresor
Marca
Bosch
Modelo
Warco westinghouse
Type
4110418400
B.I.
1479
Carcaza
131078
Número de
1
cilindros
Refrigeración
Agua, aire
Dimensión de
Estándar
elementos
Tabla 2.4.1 Características
2.4.2.2 TANQUE O DEPÓSITO
Se utilizarán dos tanques, los mismos del sistema de la pala. Características (figura 2.4.2
)
Figura 2.4.2 Deposito
2.4.2.3 VÁLVULA DE DESFOGUE
Se utilizarán las mismas válvulas instaladas en los dos tanques del sistema de frenos de
la pala. (figura 2.4.3 )
Figura 2.4.3 Válvula de Desfogue
2.4.2.4 ACOPLES, MANGUERAS Y RACORES
Las mangueras acoples y racores utilizados o cambiados por su uso para este sistema
son los siguientes:
LA MANGUERA BW-101-M TIPO A.- es para todas las conexiones flexibles del
sistema de frenos de aire. Estas se utilizan más comúnmente para las conexiones de
mangueras de la cámara de los frenos o para conexiones a remolques. (figura 2.4.4 )
Figura 2.4.4 Mangueras6
Esta manguera se consigue de la siguiente manera:
* Pieza No
Descripción
6
285496
caja con rollo de 50 pies
BENDIX, Catálogo de partes
INSERCIONES DE TUBO PARA TUBERÍA DE NILON
Se puede usar con conexiones de tubería estándar B-W
Tamaño del diámetro
externo del tubo
*
*
1/4"
246088
5 / 16"
292802
3 / 8"
246089
1 / 2"
246090
5 / 8"
247608
3 / 4"
246091
Tabla 3 Tubos de Nilon7
* Elementos seleccionados del catálogo
7
BENDIX, Catálogo de partes
Pieza Nº
MANGUITOS Y TUERCAS ESTANDAR
El tamaño del diámetro exterior de la tubería determina el uso de la tuerca y del
manguito. (Tabla 4)
*
*
Tamaño del diámetro
Tuerca
Manguito
externo del tubo
Pieza Nº
Pieza Nº
1/4"
200455
200457
5 / 16"
200363
200364
3 / 8"
200360
200361
1 / 2"
203755
203754
5 / 8"
210613
210612
3 / 4"
203896
203897
1"
203899
203900
Tabla 4 Tuercas y Manguitos8
* Elementos seleccionados del catálogo
8
BENDIX, Catálogo de partes
CAPITULO III
CÁLCULOS
3.1
CÁLCULO DE FRENOS
EXPLICACIÓN
El freno símplex consta de una leva “S” y dos mordazas giratorias. Si se acciona el
freno, la presión pasa por las mangueras hacia el pulmón provocando que la leva “S”
tome movimiento y pase esta fuerza a las zapatas de freno con una fuerza de apriete,
con lo cual, los forros o guarniciones presionan sobre el tambor que está en movimiento
y generan un rozamiento en la periferia del mismo, logrando la frenada.
Figura 3.1 Sistema De Frenado
Esa fuerza de rozamiento se denomina fuerza periférica en el tambor de freno y depende
de:
1. La fuerza de aprieto
2. El rozamiento entre el forro y el tambor y,
3. El tipo de freno (tambor: símplex, dúplex y servo; discos).
El rozamiento (
μ
D
coeficiente de rozamiento dinámico (de deslizamiento)) y la clase
de frenos se contemplan en el denominado valor nominal ó característico “C” de los
frenos. Este valor característico de los frenos se determina mediante fórmulas
complicadas o se toma del siguiente diagrama.
Tabla 3.1 Diagrama para el Valor
Característico de los Frenos
La fuerza periférica en el tambor de freno se calcula con el valor característico del freno
FT
Donde :
FT = Fuerza Periférica
C = Valor del freno característico
FR = Fuerza de Aprieto
C
FR
El tipo de freno ocupado es el Tipo SIMPLEX (figura 3.1)
Figura 3.2 Tipo Simples
3.1.1 PARÁMETROS
VELOCIDAD
La velocidad V de un vehículo es la distancia recorrida durante la unidad de tiempo. Se
expresa corrientemente en kilómetros por hora (km/h). Pero a veces es necesario
evaluarla en metros por segundo (m/s). Así un vehículo que se desplaza a 54 km/h
recorre 54.000/3.600 = 15 m/s.
DESACELERACIÓN
La desaceleración γ (letra griega gamma) de un vehículo es la disminución de velocidad
que su dispositivo de frenado permite obtener, en un segundo. Cuando la velocidad de
un vehículo pasa de 54 km/h (15 m/s) a 36 km/h (10 m/s), en un segundo, se dice que la
desaceleración es de 5 metros por segundo por segundo (5 m/s/s o 5 m/s 2).
Se demuestra matemáticamente que la desaceleración no depende del peso del vehículo,
sino solamente del coeficiente de adherencia de las ruedas al suelo.
COEFICIENTE DE ADHERENCIA
El coeficiente de adherencia (f) de un vehículo varía según el estado de los neumáticos y
el estado de la carretera. Por ejemplo, es
excelente (0,8) con neumáticos nuevos, sobre un suelo rugoso y seco; este
coeficiente se obtiene raramente;
bueno (de 0,6 a 0,7) con neumáticos en buen estado (0 a 50% de desgaste),
sobre un suelo seco norma);
prácticamente nulo (0,03) con neumáticos lisos, sobre un suelo helado liso.
3.2
FÓRMULAS
3.2.1 Fórmula de la desaceleración
La desaceleración de un vehículo se calcula con ayuda de la siguiente fórmula
a
V2
= -----------2 * s
Datos:
a = Desaceleración en metros/ segundos cuadrados
V = Velocidad del vehículo en metros/ segundos
s = distancia de frenado
3.2.2 Fórmula de distancia de parada del vehículo
La eficacia de un sistema de frenado se caracteriza por la distancia de parada del
vehículo. Esta distancia depende esencialmente de la velocidad del vehículo y de la
desaceleración que es posible obtener. La distancia de parada se calcula con ayuda de la
siguiente fórmula
d
V2
= -----------2 * a
Datos:
d = Distancia de parada en metros
a = Desaceleración en metros/ segundos cuadrados
V = Velocidad en metros/segundos
3.3
CÁLCULOS DE FUERZA DE FRENADO
Para los cálculos se utilizan los siguientes parámetros:
Los pulmones tienen una capacidad de hasta 30 lb/pulg2 cada uno y al pisar el
pedal de freno se transmite una presión de 20 lb/pulg2 hacia la leva “S” de las
zapatas y estas producen una fuerza de frenado total en el vehículo
Los neumáticos se encuentran en un estado bastante aceptable
La superficie es rugosa, se encuentra limpia y seca.
NOTA: Considerar que los elementos tienen un mantenimiento preventivo adecuado.
Considerando el estado de los neumáticos y del piso;
μ
D
= 0.4 y ocupando la
TABLA 3.1 de la página # 44 obtenemos C = 2.1
La fuerza que transmiten los pulmones es la fuerza de apriete ( FR ), con esto
aplicando la fórmula de la página # 44 obtenemos
El diámetro interno del diafragma del pulmón es de 13 cm = 0.13m
Conversión
Si sabemos que
10
5
bar
1 Pa
1.4504 *10
4
lb
pu lg 2
Entonces para transformar de lb/pulg2 a bar, se tiene que dividir para 14.504
*
La presión del pulmón en su transmisión
30 lb/pulg2
*
→ 2.068 [ bar ]
La presión que actúa del pulmón a la horquilla es de 20 lb/pulg2
20 lb/pulg2 → bar; dividimos para 14.504 y obtenemos
20 lb/pulg2
→ 137893 [ N/m2 ]
→ 1.38 [ bar ]
El área del pulmón
* D2
4
A
*
0.13
2
4
0.0133
m2
Ahora la fuerza con que el pulmón envía a la horquilla
F
P* A
137893
N
* 0.0133 m 2
2
m
1834 N
Calculamos el torque que produce la horquilla al unirse con el Tensor de ajuste
o candado
T
F * r
T
1834 N * 0 . 135 m
T
247 . 6 N * m
Luego el Momento es igual al Torque producido en el eje de la leva “S”
T
M
M
→
F * d
M
247 . 6 N * m
d = distancia de tope de la leva “S” con zapatas
Despejando la Fuerza de apriete F
F
M
d
247 . 6 N * m
0 . 06 m
4126 . 67
N
Con la Fuerza de apriete y con la constante C obtenemos la fuerza periférica que es la
fuerza con la que la leva “S” produce la fuerza necesaria hacia las zapatas y estas al
tambor
FT
2 .1
4126 . 67
FT
8666 N
N
Figura 3.3 Diagrama de Cuerpo Libre
Con el Diagrama de cuerpo libre de la rueda, podemos realizar sumatoria de momentos.
M
FT
0
* rTambor
0
FF
rrueda
FT
FF
* rTambor
rRueda
FT
8666 N * 0 . 21 m
0 . 61 m
2983 . 38
N
La fuerza de frenado esta dada para una rueda, así que obtenemos para las demás y esto
sería la fuerza de frenado total.
FF
Total
4 * FF
FF
Total
11933 . 52
4 * 2983 . 38
N
N
Con la Fuerza de frenada total y la distancia recorrida en la prueba del vehículo tenemos
el trabajo de frenado que viene dado por la siguiente fórmula
TF
FF
TF
11933 . 52
N
TF
417673 . 2
N *m
Total
* S
* 35
m
Con el peso del tractor y la velocidad (25 km/h→ 6.94 m/s)tomada en la prueba del
vehículo tenemos el trabajo del tractor que viene dado por la siguiente fórmula
TTractor
W
* v2
2
15000 kg
TTractor
m
6 . 94
s
*
2
2
361227 N * m
Se realiza la comparación para la verificación de frenado del tractor
TTractor
Entonces
361227 N * m
TFrenado
417673 . 2 N * m
De esta manera observamos que el trabajo de frenado es mayor al trabajo del tractor y
por ello este tiene que frenar.
El hombre puede como máximo apretar con el pie una fuerza de 750 [N]9
3.3.1 PRUEBAS
a) menos de 50km/h
Datos:
Velocidad del vehículo = 25 km/h
Tiempo = 10s
Km
25 ---- =
h
1000m
1h
1 min
m
----- =
---- =
---- =
1 km
60min
60 s
S
V
6.94
[m/s]
m
----- =
---- =
---- =
t
10
[s]
6.94
----
Desaceleración del vehículo
A
=
0.694
---S2
Distancia de paro
V*t
s
=
6.94*10 [m*s/s]
----- =
---- =
---- =
2
2
[1]
En la práctica la distancia recorrida fue de 33 [m]
9
GTZ, Matemática del automóvil, página 204
34.7
[m]
b) mas de 50km/h
Datos:
Velocidad del vehículo = 60 km/h
Tiempo = 30s
Km
60 ---- =
h
1000m
1h
1 min
m
----- =
---- =
---- =
1 km
60min
60 s
S
Vo
16.67
[m/s]
m
----- =
---- =
---- =
t
30
[s]
16.67
----
Desaceleración del vehículo
a
=
0.556
---S2
Distancia de paro
Vo * t 16.67*30 [m*s/s]
s
=
----- =
---- =
---- =
2
2
[1]
250.05
[m]
OBSERVACION: el pedal de freno se aplica progresivamente hasta llegar al paro total.
CAPITULO IV
CAPITULO IV: ADAPTACIÓN, MONTAJE E INSTALACIÓN
4.1
CONSIDERACIONES
Considerar que la funda de transmisión es de “ACERO DE TRANSMISIÓN”
4.2
TRABAJOS DE ADAPTACIÓN
4.2.1 TORNO
A continuación la pieza en la que se realizo trabajo de torno
4.2.1.1 ESTRUCTURA DE BASE
A la estructura actual de la funda de los semiejes (figura 4.2.1) se le realiza un trabajo
de torno de tal manera que después quede como figura 4.2.2, de esta manera tenemos las
bases para los collarines
Figura 4.2.1
Figura 4.2.2
4.2.2 PERFORACIONES
Se realiza perforaciones en la base de la funda, esto es 8 orificios de 5/16 (figura
4.2.3) y luego se les agranda a 9/16 (figura 4.2.4)
Figura 4.2.3
Figura 4.2.4
MATERIAL
Se utiliza Broca de Acero templado K409, este es un acero de herramienta
(Resistente) 9/16
Se utiliza una Broca que tiene aleación de Tungsteno en la punta que se utiliza
para velocidad
4.3
PROCESO DE MONTAJE E INSTALACIÓN
Antes de comenzar toda instalación tomemos que cuenta que la limpieza ayuda a tener
un trabajo confiable y sin dañar los elementos que se están usando
4.3.1 MONTAJE DE LA CARCAZA EN LA PALA
Aseguramos la funda de los lados para unirla con la pala y embancarlo lo mas
cerca posible con las abrazaderas
Ajustamos la funda con las abrazaderas y sus cuatro pernos en cada lado
Desembancamos la funda del puente de la transmisión
4.3.2 MONTAJE DEL DIFERENCIAL
Se coloca la transmisión o grupo diferencial (Corona, satélites y planetarios) en
la funda
aseguramos la tapa del diferencial con pegante y a continuación fijamos sus 12
pernos # 16
luego de esto instalamos el árbol de transmisión con sus 8 pernos en cada lado
de la junta
4.3.3 ADAPTACIÓN DEL COLLARÍN Y MONTAJE DEL RESTO DE
ELEMENTOS DEL SISTEMA
Podemos ver 1 de los collarines (figura 4.3.1) que van a ser adaptados en las cuatro
bases ya revisadas
Figura 4.3.1
Se realizó 8 orificios de 7/8pulg de diámetro en cada base de la funda o puentes
de transmisión
Ya verificado los 8 oficios con sus respectivos espárragos (figura 4.3.2)
Montamos los Collarines y ajustamos los 8 pernos y queda fijado cada collarín
en los cuatro ruedas de los 2 ejes de la maquinaria. (figura 4.3.3)
Figura 4.3.2
Figura 4.3.3
A cada collarín se le cambia el bocín donde va sujeto el martillo (leva “S”), esto
es para evitar el juego entre ellos. (figura 4.3.4)
Figura 4.3.4
Figura 4.3.5
Montar el martillo (leva “S”) y la base del pulmón (figura 4.3.5)
Instalar la manzana (figura 4.3.6)
Luego la Catalina dentada interior con sus respectivos rulimanes y piñones
(figura 4.3.7)
Figura 4.3.6
Figura 4.3.7
ya asegurado los rulimanes y piñones colocamos la corona de la Catalina
dentada interior y tomamos su tuerca de seguro (figura 4.3.8).
Ajustamos, se tiene listo y seguro el conjunto (figura 4.3.9).
Figura 4.3.8
Figura 4.3.9
Tenemos el circular dentado interior (figura 4.3.10) y la ubicamos la corona
dentro de la carcaza (figura 4.3.11)
Figura 4.3.10
Figura 4.3.11
Luego la carcaza se incrusta en el conjunto (figura 4.3.9) quedando como indica
la (figura 4.3.12)
Para que pueda girar la carcaza ponemos aceite por el lugar donde ingresa el
semieje (figura 4.3.13)
Figura 4.3.12
Figura 4.3.13
Ponemos el semieje y a continuación la tapa de seguridad.
Luego fijamos los puntos de articulación (figura 4.3.14) donde serán posadas las
zapatas con sus resortes (figura 4.3.15)
Figura 4.3.14
Figura 4.3.15
A presión se ubica las zapatas en su lugar, esto es a los costados de la leva “S”
(figura 4.3.16)
Finalmente quedando como la figura 4.3.17 lista para ser sobrepuesta el tambor
Figura 4.3.16
Figura 4.3.17
En la figura se observa como queda el tambor ya finalizado el trabajo para su
funcionamiento (figura 4.3.18)
Luego se ubica los pulmones en las bases del cuerpo de los collarines (figura
4.3.19), así como las conexiones de los racores con las diferentes válvulas.
Figura 4.3.18
Figura 4.3.19
CAPITULO V
CAPITULO V: MANUAL DE MANTENIMIENTO
5.1
ACCIONES PREVENTIVAS
Revisar diariamente la estanqueidad en todo el circuito, esto es que no haya
fugas en el los depósitos ni por los demás elementos del sistema
5.1.1 COMPRESOR:
Al realizar el mantenimiento al compresor se debe inspeccionar sus componentes:
5.1.1.1 FILTRO DE AIRE
Revisar cada mes o 150 horas de trabajo
Remover y lavar todas las partes con solvente o removedor
Remplazar las partes deterioradas o dañadas
5.1.1.2 PARTES MECÁNICAS
Revisión semestral o 1800 horas de trabajo
Chequear el estado de la banda y su tensión, así como la alineación de la polea
Chequear que todos los pernos del compresor y reajustar si es necesario
Revisar las fugas y la operación del mecanismo de descarga
*
Cada 24 meses o 7200 horas de trabajo : realizar una inspección minuciosa, y
dependiendo del resultado de la misma, o por la experiencia, desarmar el compresor,
limpiar e inspeccionar todas las partes completamente, reemplazando las partes
desgastadas y/o dañadas con repuestos originales
5.1.2 VÁLVULA DE PEDAL
Sirve para accionar el sistema de frenos de aire de uso continuo y para su buen
funcionamiento aremos el siguiente mantenimiento:
TIPO A.- Limpiar cualquier suciedad de los alrededores de la válvula
TIPO B. C, D- Lubricar las partes móviles externas
TIPO D.- Desarmar y limpiar todas las partes con una solución mineral, reemplazando
las partes deterioradas y/o dañadas. Comprobar el funcionamiento antes de volverla a
montar.
Chequeo de Operación
Revisar la presión de entrega al circuitos usando el manómetro.
Presionar varias veces el pedal en las posiciones de totalmente aplicado el pedal y
totalmente liberado; Chequear la presión de entrega en el manómetro y observar que
ésta varíe igual y proporcionalmente con el movimiento del pedal del freno. En l
aposición de pedal liberado, la lectura en el manómetro debe descender a cero.
Chequeo de Fugas
Mantener una aplicación de alta presión (80 PSI). Cubra toda la válvula con una
solución jabonosa. La fuga permitida es de una burbuja de una pulgada en 3 segundos.
5.1.3 PULMONES
Transforman la presión del aire en una fuerza lineal
Mantenimiento preventivo
TIPO A, B, C, D.- Revisar el recorrido de la varilla de empuje, y el perno de ajuste del
martillo; calibrar si es necesario.
El recorrido de la varilla de empuje debería ser lo más corto posible cuando los frenos
no están aplicados.
Revisar la alineación del martillo y la varilla de empuje desde la posición libre hasta la
posición de frenos aplicados; comprobar el libre movimiento de las partes.
El ángulo formado entre el brazo del martillo y la varilla de empuje no debe ser mayor a
90 grados cuando el pulmón está en la posición libre; reajustar la carrera.
Revisar y ajustar los pernos de montaje.
Chequear que las mangueras no rocen y estén en buenas condiciones.
TIPO D.- Desarmar y limpiar todas las piezas. Instalar un nuevo diafragma o cualquier
otra parte que esté dañada y/o desgastada. Cuando el diafragma, el resorte, o ambos
sean reemplazados, éstos deberían ser reemplazados en el pulmón correspondiente al
mismo eje.
Revisión de Operación
Aplicar los frenos y observar que las varillas de empuje se muevan hacia fuera
rápidamente sin atascamientos.
Liberar los frenos y observar que las varillas de empuje regresen a la posición inicial
prontamente y sin trabarse.
Revisar el recorrido de la varilla de empuje. Este debería ser lo más corto posible
cuando los frenos no están aplicados. Calibrar y ajustar si es necesario.
Revisión de fugas
Con los frenos totalmente aplicado, cubrir las abrazaderas con una solución jabonosa y
si la fuga es detectada, ajustar las abrazaderas solo lo suficiente hasta que se detenga la
fuga.
No ajustar
demasiado porque se distorsiona la superficie de contacto o la
abrazadera se deforma. Por el oficio de salida de la varilla de empuje no deben existir
fugas. Sí la fuga es detectada, el diafragma debe ser reemplazado.
5.2
ACCIONES CORRECTIVAS
Luego de verificar el estado del circuito, aplicamos lo siguiente
5.2.1 COMPRESOR
Verificar el estado del compresor podemos realizar lo siguiente:
5.2.1.1 FILTRO DE AIRE
Cambiar filtro de aire
Reemplazar otras parte deterioradas
5.2.1.2 CAMBIOS MECÁNICOS
Cambiar banda y aplicar nueva tensión en la polea
Cambiar y ajustar los pernos de la base del compresor
5.2.2 VÁLVULA DE PEDAL
Cambiar las partes móviles deterioradas, verificar el funcionamiento del pedal, caso
contrario hacer el cambio de la válvula de pedal.
5.2.3 PULMONES
Verificar el funcionamiento del circuito, caso contrario cambiar la varilla de
empuje así como su recorrido.
Cambiar los pernos de la base del los pulmones
Cambiar los diafragmas y los resortes
Ver donde la varilla de empuje se atasca y/o no regresa al estado inicial y
arreglar el incidente
Si hay fugas cambiar la abrazadera
CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES
Conclusiones
La concepción y estudio de los sistemas neumáticos requiere el conocimiento de los
elementos neumáticos y su funcionamiento, así como la interconexión entre ellos, de
esta manera se ha obtenido un conocimiento más amplio de lo que es la mecánica
automotriz
Por medio de las comparaciones de las fórmulas de trabajo del tractor y de frenado,
podemos concluir que el trabajo de frenado es mayor al trabajo de movimiento del
tractor y por ende el tractor esta en la necesidad de frenar.
Se ha determinado los elementos que forman parte del sistema de frenos mixto y de ahí
nos basamos para la adaptación de frenos neumáticos así como su funcionamiento,
mantenimiento y reparación.
Los defectos más comunes en el sistema de frenos de aire son: las fugas de aire
audibles. Tambores de frenos agrietados, componentes de freno flojos, forros de frenos
no acoplados firmemente a la zapata, forros de frenos de menos de ¼” de espesor, forros
de frenos saturados con aceite o grasa, y mangueras conductoras del aire dañadas o
desgastadas
La energía neumática, que emplea aire comprimido como fuente de potencia, tiene
cualidades excelentes, una de ellas gran cantidad de volumen en un depósito pequeño.
El sistema neumático es mucho más económico que el sistema mixto o hidráulico ya
que en el mantenimiento se verifica compresor, conexiones, mangueras, pulmones y
zapatas, mientras que en los otros sistemas se tiene que verificar a más de lo ya indicado
el cilindro que está en los tambores, sus cauchos y el estado del líquido
Con presiones altas los cilindros de líquidos destruyen los cauchos de ajuste, mientras
que en aire comprimido no se utiliza cilindro sino pulmones a altas presiones.
Este sistema neumático que aplicamos a la maquinaria es un tipo de freno bastante
eficiente con respecto al sistema de frenos Mixto ya que para su ejecución este toma
menos timepo.
Este sistema de freno se puede adaptar a cualquier tipo de maquinaria
Este sistema para su mantenimiento es fácil de ejecutarlo y no es costoso
Recomendaciones
La adaptación requiere de pruebas periódicas de frenos Neumáticos y las inspecciones
continuas periódicas del encargado de la maquinaria a fin de conservar su eficiencia y
prevenir fallas de sus componentes.
El utilizar repuestos originales en la adaptación del sistema de frenos neumáticos de la
pala permite obtener un funcionamiento garantizado
Los distribuidores de elementos de mantenimiento de la maquinaria pesada debería
implementar talleres para realizar este tipo de adaptaciones ya que se abaratan todos los
costos y se tiene contento al cliente
El sistema de aire comprimido requiere mantenimiento pero en mucho menor tiempo
que el de sistema hidráulico así como su revisión, para ello citaremos lo que se tiene que
revisar:
Revisar el secador que se encuentra a continuación del compresor
Purgar los depósitos de aire para evitar la acumulación de agua.
Revisar las mangueras para evitar fugas.
Revisar el estado de las zapatas y sus tambores.
Engrasar:
La horquilla de la lava “S” por medio de su grasero
El tensor de ajuste o candado por su grasero
BIBLIOGRAFÍA
Tesis:
Hernández Granja, Fredy Norberto. Diseño y adaptación al banco de pruebas de
frenos neumáticos, el freno de remolque. Latacunga: Escuela Politécnica del
Ejército; Facultad de Ingeniería de Ejecución en Mecánica Automotriz, 2001
Garzón Porras, Fabricio Rafael e Iván Rodrigo Marcillo Guayasamín. Diseño y
construcción de un prototipo de propulsión, dirección y frenos con circuitos
neumáticos. Latacunga: Escuela Politécnica del Ejército; Facultad de Ingeniería
de Ejecución en Mecánica Automotriz, 2002
Jinez B., Wilson R. y Abel M. Jácome T. Construcción de un banco de pruebas
para frenos neumáticos. Latacunga: Escuela Politécnica del Ejército; Facultad de
Ingeniería de Ejecución en Mecánica Automotriz, 1993
Caceres O. Edwin E. Sistemas hidráulico y Neumático aplicados a la pala
cargadora Jhon Deere 755B.
Latacunga: Escuela Politécnica del Ejército;
Facultad de Ingeniería de Ejecución en Mecánica Automotriz, 2000
Libros:
Cuesta Gabriel, Camiones y Vehículos Pesados, Tomo II, Colección Reparación
y Mantenimiento, Ed. Cultural Barcelona, 2003
Martínez Hermógenes Gil Manual del Automóvil, Tomo IV, Colección
Reparación y Mantenimiento, Ed. Cultural Barcelona, 2000
Castro, Miguel. Frenos suspensión. Barcelona: Ceac,1994. (Enciclopedia del
camión)
Guillén A, introducción a la Neumática, Marcombo, España, 1993
Carnicer E, Aire Comprimido, 2da Edición, Paraninfo, España, 1994.
Grijalbo, Diccionario Enciclopédico, Ediciones Grijalbo, Tomo del I y III, 1987.
Consultas de internet.
www.bendix. com
www.mybendix. com
www.bendix.com/products/ViewLiteratureDownloadMenu.do?key=Compressors
www.frenoaire.com
ANEXO 1
COMPRESOR DE AIRE Y NEPLOS
Compresor De Aire
Diámetro del pistón
Carrera del pistón
Cilindrada
Juego entre pistón y cilindro
Juego diametral del cigüeñal
Ovalidad máxima en cilindros
Conicidad máxima en cilindros
75 mm
50 mm
220.8 cc
0.08 a 0.11 mm
0.09 mm máximo
0.05 mm
0.08 mm
Conexiones para Frenos de Aire Prestomatic®
Conexiones Vibra-Lok
Los tamaños de 5/32" en adelante cumplen con las
especificaciones D.O.T. FMVSS 571.106 para
líneas de camión y trailer. Disponibles con
codificación de color visible para usarse con el
tubing Parker Parflex ® J844 correspondiente. Los
tamaños de 1/4" en adelante cumplen con las
especificaciones SAE J1131.
Son conexiones de latón que proporcionan un
sellado adecuado bajo condiciones de vibración,
choques mecánicos o movimiento del tubo. Debe
usarse con tubing de vidrio o con metal con juntas
visibles y no visibles.
Presión de Trabajo:
27 pulgadas Hg vacío a 250 PSI
Rango de Temperatura:
-40º a +200ºF
Presión de Trabajo:
de 100 - 1000 PSI (dependiendo del tubing y las
condiciones).
Rango de Temperatura:
Bajo cero a +275ºF (en mangas Buna N)
hasta +450ºF (en sellos Viton®)
ANEXO 2
NEPLOS
Mangueras y Puertos para Frenos de Aire
Frenos de Aire -- Conexiones AB
Productos de latón para hacer conexiones y
desconexiones más fáciles para Frenos de Aire.
Los coples para manguera cumplen la norma
D.O.T. FMVSS 571.106 cuando son usados con
manguera SAE J1402.
Conexiones de latón para un ensamble sencillo que
no requieren abocinado. Para usarse con tubing de
cobre en sistemas de frenos de aire. Puede ser
utilizado con tubing de nylon SAE J844 colocando
un soporte para tubo NTA.
Presión de Trabajo:
hasta 125 PSI
Rango de Temperatura:
-40° a +49°C (-40º a +120ºF)
Presión de Trabajo:
hasta 400 PSI
Rango de Temperatura:
-54° a +121°C (-65º a +250ºF)
Frenos de Aire -- Conexiones NTA®
Conexiones para Cilindros
Conexiones de latón con barril marcado para mejor
compresión y agarre. Cumple los requerimientos
funcionales de SAE J246 y SAE J1131. Para
usarse con tubing de nylon SAE J844 Tipo A y B.
Conexiones de latón con norma UL para sistemas
de gas LP. Las roscas tubo están hechas para los
estándares de tecnología libre de fugas.
Presión de Trabajo:
hasta 150 PSI
Rango de Temperatura:
40° a 93°C (-40º a +200ºF)
Presión de Trabajo:
hasta 250 PSI
Rango de Temperatura:
-54° a 93°C (-65º a +200ºF)
ANEXO 4
DIAGNOSIS SISTEMA DE FRENOS NEUMÁTICOS *
SÍNTOMAS
CAUSAS
1. Presión irregular de los
neumáticos.
2. Pérdida de aire por un
cilindro.
3. Agarrotamiento de un
cilindro.
4. Palancas de freno
A) Frenado desequilibrado
con tendencia a desvío.
destensadas en un lado.
5. Mordazas o pastillas
sucias de aceite o grasa.
6. Guías o pernos de las
mordazas sucios u
oxidados.
7. Tubería obstruida en una
de las ruedas.
8. Amortiguadores
blandos.
REPARACIÓN
1. Corrección con
neumáticos fríos.
2. Reparar.
3. Recuperar movilidad o
reemplazar.
4. Ajustar frenos.
5. Revisar; en caso
necesario sustituir.
6. Limpiar y recuperar
movilidad.
7. Reparar.
8. Sustituir
1. Limpiar o sustituir.
1. Agarrotamiento de
B) Los frenos se bloquean.
cilindros.
2. Reparar.
2. Válvula principal de
freno desajustada.
3. Muelle de retroceso de
3. Sustituir
la zapata débil o roto.
4. Reparar o sustituir.
4. Cámara de muelle no
afloja (si sucede en ruedas
traseras).
5. Verificar circuito.
5. Falta presión de aire en
el circuito.
1. Pérdida de aire en el
C) Baja eficacia de
frenado.
1. Reparar.
circuito.
2. Palancas desajustadas.
2. Verificar cotas de
3. Forros desgastados o de
reglaje.
mala calidad.
3. Sustituir.
4. Tuberías obstruidas.
4. Reparar.
1 . Polvo y suciedad en los
1. Eliminar polvo y
frenos de disco o en los
suciedad.
tambores.
D) Los frenos chirrían o
vibran.
2. Forros o pastillas
2. Colocar el recambio
inadecuados.
adecuado.
3. Deformación del disco
3. Reemplazan
de freno.
4. Los forros nuevos no
4. Limar bordes exteriores.
hacen contacto
uniformemente.
5. Sustituir.
5. Remaches de los forros
sueltos.
E)
Recorrido del pedal
1. Fugas en el sistema de
largo y puede písarse de
frenos.
forma blanda y elástica.
2. Avería en la válvula
1. Verificar el hermetismo.
2. Reemplazar.
principal.
3. Separación excesiva
3. Hacer ajuste.
entre la zapata y el tambor.
4. Válvula relé no actúa
4 .Reparar.
SÍNTOMAS
F)
Acción de frenada
CAUSAS
1 . Recorrido normal del
deficiente con elevada
pedal: forros manchados de
presión en el pedal.
aceite o "cristalizados".
2. Recorrido corto del
REPARACIÓN
1. Reemplazar.
2. Revisar circuito.
pedal: falta presión de aire.
3. Recorrido largo del
3. Revisar y reemplazar las
pedal: avería en uno de los
piezas deterioradas.
circuitos de freno, debido a
falta de hermeticidad.
G) Calentamiento excesivo
1. Válvula principal
de una o más ruedas.
agarrotada.
2. Mordazas de freno
1. Reparar.
2. Reparar o sustituir.
oxidadas.
3. El freno de mano no se
3. Reparar o sustituir
suelta por completo.
cámara de muelle trasera.
4. Rotura del muelle de
4. Sustituir.
mordaza.
H) Ruidos.
1. Superficies de fricción
1. Reparar o sustituir.
agarrotadas.
2. Resortes débiles.
2. Sustituir
* Manual del Automóvil, Tomo II Camiones y vehículos pesados; Cultural 2003, pag
157
Latacunga, Febrero del 2006
Realizado por:
______________________
EDWIN P. LEÓN C.
AUTOR DEL PROYECTO
______________________
JUAN P. CARLOSAMA H.
AUTOR DEL PROYECTO
______________________
Ing. Juan Castro
DIRECTOR DE CARRERA
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Dr. Eduardo Vázquez
SECRETARIO ACADÉMICO